永磁同步电机—油田抽油机用永磁同步电动机设计

    一、油田抽油机用电动机的特点

抽油机是油田主要生产机械，所消耗的电能占油田电能消耗的60％左右。抽油机对电动机的要求是大起动转矩、高效率和宽广的经济运行范围。若采用感应电动机，为满足抽油机大起动转矩的要求，需配置大容量的感应电动机，而正常运行时平均负载率较低，效率和功率因数低，造成电能的大量浪费。与感应电动机相比，将永磁同步电动机应用于抽油机，具有以下优点：①经合理设计，可获得大起动转矩，因而可用小机座号的永磁同步电动机代替比其大1一2个机座号的感应电动机，在降低永磁同步电动机体积的同时，提高了负载率；②可获得高效率和高功率因数；③经济运行范围宽。

二、油田抽油机用永磁同步电动机的设计准则

结合油田抽油机用电动机的特点及前述提高性能的技术措施，得到油田抽油机用永磁同步电动机的设计准则如下：

( 1）适当减小气隙磁通，以降低铁耗，但应保证一定的反电动势E0，使E0小于并接近于UN，以保证具有高的功率因数和宽的经济运行范围。

( 2）确定定子绕组的匝数时，要兼顾起动转矩、起动电流、功率因数和永磁材料用量。

( 3）转子槽形和端环设计时应考虑适当增大转子电阻，以提高起动转矩，但必须保证电动机有足够的牵入转矩。

( 4）转子磁路设计应考虑增大直轴电抗Xd，并且尽量减小交直轴电抗的比值Xq / Xd，使发电制动转矩的最大值减小，电机最小转矩增大，对电动机的起动有利。

三、油田抽油机用永磁同步电动机的设计

为增加零部件的通用性，抽油机永磁同步电动机采用YZ系列感应电动机的定子冲片、机座、端盖、接线盒、风罩等。定子绕组采用双层分布短距绕组，三相绕组采用星形接法。

转子冲片如图8一59所示，转子结构为内置式U形或W形结构，以放置较多的永磁体，提高电机的功率因数。转子槽采用平底槽或凸形槽。油田抽油机用38oV系列永磁同步电动机包括11kw 、 15kw 、 18 . skw 、 22kw 、 3OkW 、37kw 、 45kw共7个功率等级，每个功率等级都有6 、 8极两个规格，与三相感应电动机的替代关系见表8一3 。

四、主要性能

表8一3为22kw 、 6极永磁同步电动机与其所代替的37kw 、 6极感应电动机的比较，可以看出，起动转矩能够满足要求，起动电流与感应电动机基本相当，效率和功率因数明显高于感应电动机。

油田抽油机用永磁同步电动机的主要性能如下：

( l）起动性能：该系列电机的起动转矩倍数大于3，起动电流倍数小于11 。

( 2）功率因数：其功率因数在额定负载时应不低于0 . 93，在1 / 2负载到额定负载范围内应不低于0 . 9，在1 / 4负载时应不低于0 . 85 。

( 3）经济运行性能：额定负载时的效率大于93写，1 / 2负载时的效率大于90 % , 1 / 4负载时的效率大于84％。